TCP 可靠传输实现原理 - 3.拥塞控制
内容提要
TCP的拥塞控制通过动态调整拥塞窗口（cwnd）来应对网络状况，主要包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。慢启动阶段逐步增加cwnd，拥塞避免阶段线性增长以防止拥塞。发生拥塞时，TCP会减小cwnd并进入恢复阶段。不同算法（如Reno、Cubic）在处理拥塞时各有特点，旨在提高网络性能并减少丢包。
延伸解读
拥塞控制与流量控制的区别
文章指出，滑动窗口主要关注发送方到接收方的流量控制，而拥塞控制则关注整个网络链路的流量控制。拥塞控制会综合考量网络链路中的所有主机、路由器以及降低网络传输性能的因素，视角更为全面。两者相互制约，使发送方能够从网络链路的全局角度自动调整发送速率。
慢启动为何“不慢”
慢启动阶段，cwnd初始值较小，但每收到一个ACK，cwnd加1，导致每经过一个RTT，cwnd翻倍，呈指数级增长。因此，尽管名为“慢启动”，实际增长速度很快。Linux 3.0之后，根据Google的建议，cwnd初始值被设置为10个MSS，进一步加快了启动速度。
不同拥塞控制算法的核心差异
文章提到，不同拥塞控制算法的核心差异主要在拥塞避免阶段。基于丢包的算法如Reno、Cubic，在出现丢包时减小拥塞窗口；基于时延的算法如Vegas、FastTCP，通过延迟和带宽估算调整窗口；基于链路容量的算法如BBR，实时测量带宽和时延；基于学习的算法如Remy，使用机器学习生成规则。
快速恢复的局限性
快速恢复算法严重依赖引起快速重传的Dup Ack，至少需要3个Dup Ack才能触发。但3个Dup Ack并不意味着只丢了3个数据包，可能丢失多个数据包，而快速重传只会重传一个，其他丢失的数据包只能等待RTO超时重传，导致sshthresh锐减，甚至减少到1，且不会触发快速恢复，形成恶性循环。
Q&A
TCP的拥塞控制是如何工作的？
TCP的拥塞控制通过动态调整拥塞窗口（cwnd）来应对网络状况，主要包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四个阶段。
什么是慢启动阶段？
慢启动阶段是TCP在连接建立后逐步增加cwnd的过程，直到达到预定义的慢启动阈值或检测到丢包。
拥塞避免阶段与慢启动阶段有什么不同？
拥塞避免阶段是当cwnd达到慢启动阈值后，cwnd以线性方式增长，以防止网络拥塞，而慢启动阶段是指数级增长。
TCP如何处理网络拥塞？
当发生拥塞时，TCP会减小cwnd并进入恢复阶段，使用不同算法（如Reno、Cubic）来调整发送速率。
快速恢复阶段的作用是什么？
快速恢复阶段允许在发生快速重传后，迅速恢复到丢包前的传输速率，而不是重新进入慢启动阶段。
不同的TCP拥塞控制算法有什么特点？
不同的TCP拥塞控制算法（如Reno、Cubic、Vegas等）在处理拥塞时各有特点，旨在提高网络性能并减少丢包。
